Pengaruh Substitusi Agregat Halus dengan Kerak Boiler Terhadap Beton

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pengertian Beton
Beton adalah salah satu bahan konstruksi yang telah umum digunakan baik

untuk bangunan gedung, jembatan, jalan dan lainnya. Beton merupakan satu
kesatuan yang homogen yang didapat dengan mencampurkan material seperti
agregat kasar, agregat halus, semen dan air dengan perbandingan tertentu dan dapat
juga ditambah dengan bahan campuran tertentu bila diperlukan. Campuran tersebut
akan mengeras seperti batuan. Pengerasan terjadi karena proses kimia antara semen
dan air.
Beton yang sudah mengeras dapat dianggap sebagai batu tiruan dengan
rongga-rongga butiran yang besar (agregat kasar, kerikil atau batu pecah) dan diisi
oleh butiran yang lebih halus(agregat halus; pasir) dan pori-pori antara agregat halus
diisi oleh semen dan air(pasta semen). Pasta semen juga berfungsi sebagai pengikat
atau perekat dalam proses pengerasan sehingga butiran-butiran agregat saling
terikat kuat sehingga membentuk satu kesatuan yang yang padat dan tahan
lama(Cristine Mayavani dan Habudin, 2006:6).

Sifat-sifat

dan karakteristik dari material penyusun beton akan

mempengaruhi kinerja dari beton yuang akan dibuat. Kinerja dari beton berdampak
pada kekuatan yang diinginkan (kuat tekan), kemudahan pengerjaannya
(workability) dan keawetannya dalam jangka waktu tertentu.

9

Universitas Sumatera Utara

Sebagai material komposit, ada 3 sistem umum yang melibatkan semen
yaitu pasta semen, mortar dan beton seperti yang terlihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 unsur-unsur pembuat beton (teknologi beton,2007)

Secara umum beton memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut :
Keunggulan beton yaitu :
1. Mudah dibentuk sesuai kebutuhan konstruksi

2. Mampu memikul beban yang berat
3. Tahan terhadap temperature tinggi
4. Biaya pemeliharaan yang kecil
Sedangkan kekurangan yang dimiliki oleh beton yaitu :
1. Bentuk yang telah dibuat sulit diubah
2. Pelaksanaan pekerjaan membutuhkan ketelitian yang tinggi
3. Berat
4. Daya pantul suara yang besar

10

Universitas Sumatera Utara

2.2

Material Penyusun Beton

2.2.1

Semen

Semen merupakan bahan ikat yang penting dan banyak digunakan dalam

pembangunan fisik di sector konstruksi sipil. Dimana jika ditambah air, semen akan
menjadi pasta semen. Jika ditambah agregat halus, pasta semen akan menjadi
mortar yang jika digabungkan dengan agregat kasar akan menjadi campuran beton
segar yang setelah mengeras akan menjadi beton keras (concrete).
Fungsi utama semen adalah mengikat butir-butir agregat hingga membentuk
suatu massa padat dan mengisi rongga-rongga udara di antara butir-butir agregat.
Walaupun komposisi semen dalam beton hanya sekitar 10%, namun karena
fungsinya sebagai bahan pengikat maka peranan semen sangat penting.
Semen dapat di bagi menjadi 2 yaitu semen non hidrolik dan semen hidrolik.
semen non hidrolik tidak dapat mengikat dan mengeras di dalam air akan tetapi
dapat mengeras di udara. Sedangkan semen hidrolik mempunyai kemampuan untuk
mengikat dan mengeras di dalam air

Semen Portland
Semen portland adalah bahan konstruksi yang paling banyak digunakan
dalam pekerjaan beton. Menurut ASTM C-150,1985, semen Portland di definiskan
sebagai semen hidrolik yang dihasilkan dengan menggiling klinker yang terdiri dari
kalsium silikat hidrolik, yang umumnya mengandung satu atau lebih bentuk

kalsium sulfat sebagai bahan tambahan yang digiling bersama-sama dengan bahan
utamanya.

11

Universitas Sumatera Utara

Hidrolis artinya sangat senang bereaksi dengan air. Senyawa hidrolis sangat
cepat bereaksi dengan air. Semen Portland bersifat hidrolis karena didalamnnya
terkandung kalium silikat dan kalium sulfat. Reaksi semen dan air berlangsung
irreversible artinya hyanya dapat terjadi satu kali dan tidak dapat kembali ke
keadaan semula.

Jenis-Jenis Semen Portland
Perbedaan persentasi senyawa kimia pada semen akan menyebabkan
perbedaan sifat semen. Kandungan senyawa yang terdapat dalam semen akan
membentuk karakter dan jenis semen. Oleh karena itu, semen Portland dapat dibagi
menjadi 5 yaitu :
1. Tipe I , semen Portland yang dalam penggunaanya tidak memerlukan
persyaratan khusu seperti jenis-jenis lainnya.

2. Tipe II, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang.
3. Tipe III, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan
awal yang tinggi dalam fase permulaan setelah pengikatan terjadi.
4. Tipe IV, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan panas
hidrasi yang rendah
5. Tipe V, semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan
yang tinggi terhadap sulfat.

12

Universitas Sumatera Utara

Komposisi dalam persen(%)
C3S

C2S C3A C4AF CaSO4

CaO

MgO

Karakteristik umum

Tipe I, normal

49

25

12

8

2.9

0.8

2.4

Untuk semua tujuan

Tipe II, modifikasi

46

29

6

12

2.8

0.6

3

Untuk struktur besar

Tipe III, kekuatan

56

15

12

8

3.9

1.4

2.6

awal tinggi

Mencapai

kekuatan

awal tinggi pada umur
3 hari

Tipe

IV,

panas

30

46

5

13

2.9

0.3

2.7

hidrasi rendah
Tipe

V,

tahan

Di

pakai

pada

bendungan beton
43

36

4

12

2.7

0.4

sulfat

1.6

Di pakai pada saluran
dan

struktur

diekspos

terhadap

sulfat
Tabel 2.1 Persentase Komposisi Semen Portland (Tri Mulyono)

Senyawa Utama Dalam Semen Portland
Tabel 2.2 Persentase dari Komposisi dan Kadar Senyawa Kimia Semen
(Tjokrodimuljo, 1996)
Senyawa
Batu Kapur (CaO)
Pasir Silikat (SiO2)
Alumina (Al2O3)
Besi Oksida (Fe2O3)
Magnesia (MgO)
Sulfur (SO3)

yang

Persentase (%)
60 – 65
17 – 25
3–8
0,5 – 6
0,5 – 4
1–2

13

Universitas Sumatera Utara

Sifat sifat Semen Portland
Sifat-sifat semen Portland yaitu:
1. Sifat fisika semen portland
a. Kehalusan Butir (Fineness)
Kehalusan butir semen akan mempengaruhi proses hidrasi. Waktu
pengikatan menjadi semakin lama jika butir semen lebih kasar. Kehalusan
penggilingan butir semen dinamakan penampang spesifik yaitu luas butir
permukaan semen. Jika permukaan penampang semen lebih besar, semen
akan memperbesar bidang kontak dengan air. Semakin halus butiran semen,
proses hidrasinya semakin cepat, sehingga kekuatan awal tinggi dan
kekuatan akhir akan berkurang. Kehalusan butir semen yang tinggi dapat
mengurangi terjadinya bleeding atau naiknya air ke permukaan, tetapi
menambah kecenderungan beton untuk menyusut lebih banyak dan
mempermudah terjadinya retak susut. Menurut ASTM, butir semen yang
lewat ayakan No. 200 harus lebih besar dari 78%.
b. Waktu Pengikatan
Waktu ikat adalah waktu yang dibutuhkan semen untuk mengeras mulai dari
bereaksi dengan air dan menjadi pasta semen hingga pasta semen cukup
kaku untuk menahan tekanan.Waktu ikat semen ada dua:
a. Waktu ikat awal (initial setting time), yaitu waktu dari pencampuran
semen dengan air hingga pasta semen hilang sifat keplastisannya.
b. Waktu ikat akhir (final setting time), yaitu waktu antara
terbentuknya pasta semen sampai beton mengeras.

14

Universitas Sumatera Utara

Waktu ikat awal semen pada semen Portland berkisar antara 1 - 2 jam tetapi
tidak boleh kurang dari 1 jam atau lebih dari 8 jam. Waktu ikat awal semen
sangat penting untuk mengontrol pekerjaan beton. Pada kasus-kasus tertentu
kadang dibutuhkan initial setting time lebih dari 2 jam agar waktu ikat awal
lebih panjang. Waktu yang lebih lama ini digunakan untuk pengangkutan
beton (transportasi), penuangan, pemadatan dan finishing. Proses ikatan ini
disertai perubahan temperature yang dimulai terjadi sejak ikatan awal dan
mencapai puncaknya pada saat waktu berakhirnya ikatan akhir. Waktu
ikatan ini sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang dipakai dan oleh
lingkungan sekitarnya.
c. Panas Hidrasi
Panas hidrasi adalah panas yang terjadi saat semen bereaksi dengan air.
Jumlah panas yang dibentuk bergantung pada jenis semen yang dipakai dan
kehalusan butiran semen. Dalam pelaksanaan, perkembangan panas ini
mengakibatkan timbulnya retakan pada saat pendinginnan. Pada beberapa
struktur beton, terutama struktur beton mutu tinggi, tidak diijinkan retakan
seperti ini. Oleh karena itu perlu dilakukan pendinginan melalui proses
perawatan(curing) pada saat pelaksanaan.
d. Perubahan volume
Kekalan pasta yang telah mengeras merupakan suatu ukuran yang
menyatakan kemampuan pengembangan bahan-bahan campurnya dan
kemampuan untuk mempertahankan volume setelah terjadi pengikatan.

15

Universitas Sumatera Utara

Ketidakkekalan semen diakibatkan oleh terlalu banyaknya jumlah kapur
bebas yang pembakarannya tidak sempurna serta magnesia yang terdapat
pada campuran tersebut. Kapur bebas itu mengikat air dan menimbulkan
gaya-gaya expansi.sifat-sifat semen Portland sangat dipengaruhi oleh
susunan ikatan oksida serta bahan-bahan pengotor lainnya. Semen yang
dipakai untuk membangun suatu struktur harus mempunyai kualitas tertentu
agar dapat berfungsi secara efektif. Pemeriksaan secara berkala perlu
dilakukan , baik pada saat pemrosesan, saat menjadi bubuk semen ataupun
saat sudah menjadi pasta semen.
e. Konsistensi
Konsistensi semen Portland lebih banyak pengaruhnya pada saat
pencampuran awal, yaitu pada saat terjadi pengikatan sampai pada saat
beton mengeras. Konsistensi yang terjadi bergantung pada rasio antara
semen dan air serta aspek-aspek bahan semen seperti kehalusan dan
kecepatan hidrasi. Konsistensi mortar bergantung pada konsistensi semen
dan agregat pencampurnya
f. Kepadatan (density)
Menurut ASTM berat jenis semen adalah 3.15 Mg/m 3. Pada kenyataannya
berat jenis semen yang diproduksi berkisar antara 3.05 Mg/m3 sampai 3.25
Mg/m3. Variasi ini akan berpengaruh terhadap proporsi campuran semen
dalam campuran.
g. Kekuatan tekan

16

Universitas Sumatera Utara

Kekuatan tekan semen di uji dengan cara membuat mortar yang kemudian
ditekan sampai hancur. Contoh semen yang akan diuji dicampur dengan
pasir silika dengan perbandingan tertentu.
2. Sifat dan karakteristik kimia semen Portland
Ada empat unsur paling penting yang menyusun semen portand yaitu :
1. Trikalsium Silikat (C3S) atau 3CaO.SiO2
2. Dikalsium Silikat (C2S) atau 2CaO.SiO2
3. Trikalsium Aluminat (C3A) atau 3CaO.Al2O3
4. Tetrakalsium Aluminoferit (C4AF) atau 4CaO.Al2O3.Fe2O3

Batu Kapur
Batu kapur merupakan komponen yang banyak mengandung CaCO3 dengan
sedikit tanah liat, Magnesium Karbonat, Alumina Silikat dan senyawa
oksida lainnya. Senyawa besi dan organik menyebabkan batu kapur
berwarna abu-abu hingga kuning.
Tanah Liat
Komponen utama pembentuk tanah liat adalah senyawa Alumina Silikat
Hydrat.
Pasir Besi dan Pasir Silikat
Bahan ini merupakan bahan koreksi pada campuran tepung baku (raw mix).
Digunakan sebagai pelengkap komponen kimia esensial yang diperlukan
untuk pembuatan semen. Pasir silika digunakan untuk menaikkan

17

Universitas Sumatera Utara

kandungan SiO2. Pasir besi digunakan untuk menaikkan kandungan Fe 2O3
dalam raw mix.
Gipsum (CaSO4.2H2O)
Berfungsi sebagai retarder atau memperlambat proses pengerasan dari
semen. Hilangnya kristal air pada gypsum menyebabkan hilangnya atau
berkurangnya sifat gypsum sebagai retarder.

Nama Kimia
Trikalsium Silikat
Dikalsium Silikat
Trikalsium Aluminat
Tetrakalsium Aluminoferit
Gipsum

Rumus Kimia
3CaO.SiO2
2CaO.SiO2
3CaO.Al2O3
4CaO.Al2O3.Fe2O3
CaSO4.2H2O

Notasi
C3S
C2S
C3A
C4AF
CSH2

Persen Berat
50
25
12
8
3.5

Tabel 2.3 Komposisi Senyawa Utama Semen Portland (Paul nugraha & Antoni)

2.2.2

Agregat
Agregat merupakan material-material campuran beton yang saling diikat

oleh perekat yaitu semen. Kandungan agregat dalam campuran beton sangat tinggi
yaitu sekitar 60-70% dari volume beton. Walaupun fungsinya sebagai bahan
pengisi, tetapi karena komposisinya cukup besar, agregat ini puun menjadi penting.
Karakteristik dan sifat agregat memiliki pengaruh langsung pada sifat-sifat beton.
Agregat memiliki peranan seperti menghasilakn kuat tekan yang besar pada beton,
mengurangi penyusutan pada beton, menghasilakn beton yang padat dan kokoh dan
menghemat penggunaan dari semen.

18

Universitas Sumatera Utara

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan agregat dalam
campuran beton yaitu :
1. Volume udara
Udara yang terdapat dalam campuran beton akan mempengaruhi proses
pembuatan beton, terutama setelah terbentuknya pasta semen.
2. Volume padat
Kepadatan volume agregat akan mempengaruhi berat isi dari beton jadi.
3. Berat jenis agregat
Berat jenis agregat akan mempengaruhi proporsi campuran dalam berat
sebagai kontrol.
4. Penyerapan
Penyerapan berpengaruh pada berat jenis.
5. Kadar air permukaan agregat
Kadar air permukaan agregat berpengaruh pada penggunaan air pada saat
pencampuran.
Agregat yang digunakan sebagai campuran beton dapat berupa agregat alam
atau agregat buatan. Dalam pembuatan beton agregat dapat dibedakan berdasarkan
ukurannya, yaitu agregat kasar dan agregat halus.

Agregat Halus
Agregat halus merupakan bahan pengisi yang berupa pasir. Ukurannya
bervariasi antara ukuran No. 4 dan No. 100 saringan standar amerika. Agregat halus

19

Universitas Sumatera Utara

yang baik harus bebas dari bahan organic, lempung, partikel yang lebih kecil dari
saringan No. 100 atau bahan-bahan lain yang dapat merusak beton.
Adapun syarat-syarat dari agregat halus berdasarkan ASTM yaitu :
1. Modulus kehalusan butiran 2,2 sampai 3,2
Melalui fineness modulus ini, dapat dibedakan menjadi
 Pasir halus

: 2,2 < FM < 2,6

 Pasir sedang

: 2,6 < FM < 2,9

 Pasir kasa

: 2,9 < FM < 3,2

2. Susunan greadi harus memenuhi syarat seperti tabel berikut :
Tabel 2.4 Susunan Gradasi Untuk Agregat Halus
Ukuran Lubang Ayakan

Persen Lolos Kumulatif

3/8 in (9,5 mm)

100

No. 4 (4,75 mm)

95-100

No. 8 (2,36 mm)

80-100

No. 16 (1,18 mm)

50-85

No. 30 (0,6 mm)

25-60

No. 50 (0,3 mm)

10-30

No. 100 (0,15 mm)

2-10

3. Kadar lumpur atau bagian yang lebih kecil dari 70 mikron( 0,074 mm atau
No. 200) dalam persen berat maksimum,


Untuk beton yang mengalami abrasi sebesar 3%.



Untuk beton jenis lainnya sebesar 5%.

20

Universitas Sumatera Utara

4. Kadar gumpalan tanah liat dan partikel yang mudah dirapikan maksimum
3%.
5. Kadar arang dan lignit


Billa tampak permukaan beton dipandang penting (beton akan
diekspos), maksimum 0,5%.



Beton jenis lainnya 1%.

6. Kadar zat organic yang ditentukan dengan memcampur agregat halus
dengan larutan natrium sulfat (NASO4) 3%, tidak menghasilkan warna yang
lebih tua dibandingkan warna standard. Jika warnanya lebih tua makan
ditolak kecuali:


Warna lebih tua yang timbul karena adanya sedikit arang lignit atau
yang sejenisnya.



Ketika diuji dengan uji perbangdingan kuat tekan beton yang dibuat
dengan pasir standard silica hasilnya menunjukkan nilai yang lebih
besar dari 95%.

7. Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang
berhubungan dengan basah dan lembab atau yang berhubungan dengan
bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan
semen yang mengandung natrium oksida tidak lebih dari 0,6%.
8. Kekekalan jika diuji dengan natrium sulfat bagian yang hancur maksimum
10% dan jika dipakai magnesium sulfat, maksimum 15%

Agregat Kasar

21

Universitas Sumatera Utara

Agregat kasar adalah batuan yang ukuran butirnya lebih besar dari 4,80 mm
(British Standard) atau 4,75 mm ( Standard ASTM). Sifat agregat kasar
mempengaruhi kekuatan akhir beton keras dan daya tahannya terhadap disintegrasi
beton, cuaca, dan efek-efek rusak lainnya. Agregat kasar mineral ini harus bersih
dari bahan-bahan organic dan harus mempunyai ikatan yang baik dengan semen.
Jenis-jenis agregat kasar yang umum dipakai yaitu :
1. Batu pecah alami
Bahan ini didapat dari cadas atau batu pecah alami yang digali. Batu ini
dapat berasal dari gunung api, jenis sedimen atau jenis metamorf. Meskipun
dapat menghasilkan kekuatan yang tinggi pada beton, batu pecah kurang
memberikan kemudahan dalam pengerjaan dan pengecoran dibandingkan
dengan jenis agregat lainnya.
2. Kerikil alami
Kerikil ini didapat dari proses alami yaitu dari pengikisan tepi maupun dasar
sungai oleh air sungai yang mengalir. Kerikil memberikan kekuatan yang
lebih rendah dari batu pecah, tetapi memberikan kemudahan pengerjaan
yang lebih tinggi.
3. Agregat kasar buatan
Slag atau shale bisa digunakan untuk beton berbobot ringan. Biasanya
merupakan hasil dari proses lain seperti dari blast furnace dan lain-lain.

Ada beberapa syarat untuk agregat kasar berdasarkan ASTM yaitu :

22

Universitas Sumatera Utara

1. Tidak boleh bersifat reaktif terhadap alkali jika dipakai untuk beton yang
berhubungan dengan basah atau lembab atau yang berhubungan dengan
bahan yang bersifat reaktif terhadap alkali semen, dimana penggunaan
semen yang mengandung natriu oksida tidak lebih dari 0,6%.
2. Modulus kehalusan berkisar antara 5,5 – 7,5
3. Susunan gradasi harus memenuhi syarat pada tabel berikut ini :
Ukuran Lubang Ayakan

Persen Lolos Kumulatif

1 in (25 mm)

95-100

½ in (12,5 mm)

25-60

No. 4 (5 mm)

0-10

No. 8 (2,5 mm)

0-5

Tabel 2.5 Susunan Gradasi untuk Agregat Kasar

4. Kadar bahan atau partikel yang berpengaruh buruk pada beton (deleterious)
adalah tidak lebih dari 3%.
5. Sifat fisika yang mencakup kekerasan agregat diuji dengan bejana Los
Angelos dengan diameter 19,1 mm harus memiliki persentase 24%-32%.
6. Agregat kasar diuji dengan larutan sulfat (natrium sulfat, NaSO4) bagiannya
yang hancur maksimum 12% dan jika diuji dengan magnesium sulfat
(MgSO4) bagiannya yang hancur maksimum 18%.
7. Kadar lumpur (butir yang lebih kecil dari 70 mikron) maksimum 1%

23

Universitas Sumatera Utara

2.2.3 Air
Semen tidak bisa menjadi pasta tanpa air. Air harus selalu ada di dalam beton
cair, tidak saja untuk hidrasi semen, tetapi juga untuk mengubahnya menjadi suatu
pasta sehingga betonnya lecak. (workable).
Air adalah alat untuk mendapatkan kelecakan yang perlu untuk penuangan
beton. Jumlah air yang diperlukan untuk kelecakan tertentu tergantung pada sifat
material yang digunakan.
Dalam pemakaian air untuk beton sebaiknya air memenuhi syarat sebagai
berikut:
1. Tidak mengandung lumpur (benda melayang lainnya) lebih dari 2
gram/liter.
2. Tidak mengandung garam-garam yang dapat merusak beton (asam, zat
organik, dan sebagainya) lebih dari 15 gram/liter.
3. Tidak mengandung klorida (Cl) lebih dari 0,5 gram/liter.
4. Tidak mengandung senyawa sulfat lebih dari 1 gram/liter.
Air yang digunakan untuk pembuatan beton dipengaruhi oleh faktorfaktorberikut ini yaitu:
1. Ukuran agregat maksimum
Diameter membesar menjadikan kebutuhan akan air menurun (begitu juga
pada jumlah mortar yang diperlukan menjadi semakin sedikit).
2. Bentuk butir
Butiran yang bulat menjadikan kebutuhan air menurun (batu pecah perlu
lebih banyak air).

24

Universitas Sumatera Utara

3. Gradasi agregat
Gradasi baik menjadikan kebutuhan air menurun untuk kelecakan yang
sama.
4. Kotoran dalam agregat
Makin banyak slit, tanah liat, dan lumpur maka kebutuhan air akan
meningkat.
5. Jumlah agregat halus(dibandingkan agregat kasar)
Agregat halus yang lebih sedikit akan menyebabkan kebutuhan air menurun.

2.2.4 Bahan Tambah (Admixture)
Bahan tambah(admixture) adalah bahan-bahan yang ditambahkan kedalam
campuran beton pada saat atau selama pencampuran berlangsung. Fungsi dari
bahan ini adalah untuk mengubah sifat dari beton agar menjadi lebih cocok untuk
pekerjaan tertentu, atau untuk menghemat biaya.
Admixture atau bahan tambah yang didefinisikan dalam Standard
Definitions of Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates ( ASTM
C.125-1995:61) dan dalam Cement and Concrete Terminology (ACI SP-19) adalah
sebagai material selain air, agregat, dan semen hidrolik yang dicampurkan kedalam
beton atau mortar yang ditambahkan sebelum atau selama pengadukan berlangsung.
Bahan tambah digunakan untuk memodifikasi sifat dan karakteristik dari beton
seperti untuk dapat lebih mudah dikerjakan, mempercepat pengerasan, menambah
kuat tekan, penghematan, atau untuk tujuan lain seperti penghematan energy.

25

Universitas Sumatera Utara

Bahan tambah biasanya diberikan dalam jumlah relative sedikit atau harus
dalam pengawasan yang ketat agar tidak berlebihan yang sebaliknya akan
memperburuk sifat beton.
Untuk mempermudah dalam pemilihan admixture, perlu diketahui kategori
dan penggolongannya terlebih dahulu , yaitu :
1. Air Entraining Agent (ASTM C 260) yaitu bahan tambah yang ditujukan
untuk membentuk gelembung-gelembung udara berdiameter 1 mm atau
lebihh kecil didalam beton atau mortar selama pencampuran, dengan tujuan
untuk mempermudah pengerjaan beton pada saat pengecoran dan
menambah ketahanan awal beton.
2. Chemical admixture ( ASTM C 494) yaitu bahan tambah cairan kimia yang
ditambahkan untuk mengendalikan waktu pengerasan (memperlambat
maupun mempercepat), mereduksi kebutuhan air, menambah kemudahann
dalam pengerjaan beton, meningkatkan nilai slump dan lainnya.
3. Mineral admixuture (bahan tambah mineral) merupakan bahan tambah yang
dimaksudkan untuk memperbaiki kinerja beton. Saat ini bahan tambah
mineral ini lebih banyak digunakan untuk memperbaiki kinerja tekan beton
sehingga bahan ini lebih bersifat penyemenan. Selain menambah kuat tekan
beton, bahan tambah mineral ini juga dapat digunakan untuk memperbaiki
kinerja workability, menambah keawetan beton, mengurangi porositas dan
daya serap air dalam beton. Beberapa bahan tambah ini yaitu pozzolan, fly
ash, slang dan silica fume.

26

Universitas Sumatera Utara

4. Miscellaneous admixture (bahan tambah lain) yaitu bahan tambah yang
tidak termasuk kedalam ketiga kategori diatas seperti baham tambah jenis
polimer (polypropylene,fiber mash, serat bambu dan lainnya), bahan
pencegah pengaratan dan bahan tambah untuk perekat (bonding agent)

Alasan Penggunaan Bahan Tambah
Penggunaan bahan tambah harus didasari oleh alasan-alasan yang tepat
seperti memperbaiki sifat-sifat tertentu pada beton. Pencapaian kekuatan awal yang
tinggi, kemudahan pengerjaan, menghemat harga beton, memperpanjang waktu
pengerasan dan pengikatan, mencegah retak dan lainnnya. Para konsumen harus
menyadari hasil yang diperoleh tidak akan sesuai dengan ekspetasi yang diharapkan
pada

kondisi

pembuatan

beton

dan

bahan

yang

kurang

baik.

keuntungan akan penggunaan bahan tambah pada sifat beton yaitu :
1. Pada beton segar (fresh concrete)


Memperkecil factor air semen



Mengurangi pemakaian air



Mengurangi pemakaian semen



Memudahkan dalam pengecoran



Memudahkan finishing

2. Pada beton keras (hardened concrete)


Meningkatkan mutu beton



Kedap terhadap air(low permeability)



Meningkatkan ketahanan beton (durability)

27

Universitas Sumatera Utara



Berat jenis beton meningka

Jenis Bahan Tambah Lainnya
1. Abu Kulit Gabah (Rice Husk Ash)
Kulit gabah dari penggilingan padi dapat digunakan sebagai bahan bakar
dalam proses produksi. Kulit gabah terdiri dari 75% bahan yang mudah terbakar
dan 25% berat akan berubah menjadi abu. Abu ini dikenal dengan Rice Husk Ash
(RHA) yang mempunyai kandungan silica sekitar 85-90%
Untuk membuat abu kulit gabah menjadi silica reaktif yang dapat digunakan
sebagai material pozzolan dalam beton maka diperlukan kontrol pembakaran yang
baik. Temperature pembakaran tidak boleh melebihi 800 0C sehingga dapat
dihasilkan RHA yang terdiri dari silica yang tidak terkristalisasi. Jika kulit gabah
ini terbakar hingga suhu lebih dari 8500C maka akan menghasilkan abu yang sudah
terkristalisasi menjadi arang dan tidak reaktif lagi sehingga tidak mempunyai sifat
pozzolan.
RHA kemudian dapat digiling untuk mendapatkan ukuran butiran yang
halus. RHA sebagai bahan tambahan dapat digunakan dengan memcampurkannya
pada semen atau hanya memakai air kapur sebagai campuran untuk mendapatkan
beton dengan kuat tekan rendah.

2. Limbah karet
Cacahan karet bahan merupakan salah satu bahan tambah ataupun pengganti
pada agregat yang akhir-akhir ini mulai diteliti dampak penggunaannya

28

Universitas Sumatera Utara

terhadap campuran beton. Penggunaan cacahan karet ban ini dapat diperlakukan
sebagai pengganti agregat kasar ataupun halis tergantung pada besar butiran
cacahan karet yang digunakan.
Dampak tahap awal yang diharapkan dari penggunaan cacahn karet ini
adalah didapatkannya nilai perilaku mekanik beton yang setara ataupun
mendekati dengan beton normal. Sehingga didapat penghematan agregat dalam
campuran beton tersebut.

2.2.5 Kerak Boiler Pabrik Kelapa Sawit (PKS)
kerak boiler ini adalah kerak pada proses pembakaran cangkang dan serat
buah pada suhu 700-8000C pada dapur tungku boiler. Abu kerak boiler cangkang
kelapa sawit merupakan biomass dengan kandungan silica ( SiO 2) yang potensial
untuk dimanfaatkan. Pembakaran cangkang dan serat buah menghasilkan kerak
yang keras berwarna putih keabuan akibat pembakaran dengan suhu tinggi dengan
kandungan silica 61%. Tingginya kandungan silica membuat abu kerak boiler ini
dapat dimanfaatkan sebagai bahan pozzolan dalam campuran beton.

29

Universitas Sumatera Utara

DIBAKAR
Kerak
Boiler

Gambar 2.2 Proses Kerak Boiler

Proses terjadinya limbah sawit ini dapat digolongkan dalam dua jenis yaitu
limbah cair dan limbah padat. Proses terjadinya ada 2 tahapan yaitu :
1. Tahapan 1
Buah tandan sawit dimasukkan kedalam lori dengan kapasitas satu lori 2,5
ton buah tandan sawit masuk ke rebusan sebanyak 10 lori dalam satu kali
rebusan selama 60 menit. Setelah direbus lalu diangkat dan dimasukkan ke
tempat bantingan untuk memisahkan buah sawit dengan tandannya.
Tandannya keluar ke pembuangan dan buah sawit dimasukkan ke dalam
proses tahapan II

2. Tahapan II
buah sawit yang terpisah dari tandanan masuk ke proses pemisahan kulit/
daging biji dengan biji sawit. Kulit/ daging biji dipres menghasilkan CPO.
Melalui proses penyaringan CPO, akan diperoleh CPO asli dan kadar air. Kadar air
itulah yang menjadi limbah cair dan dibuang ke kolam pembuangan limbah. Kolam
limbah cair ada beberapa tahapan kolam yaitu

30

Universitas Sumatera Utara

Tahapan kolam pertama adalah tempat limbah cair langsung dari pabrik,
limbah cari dari kolam I dialirkan ke kolam II, dari kolam II ke kolam III, lalu dari
kolam III ke kolam IV. Setelah limbah cair sampai ke kolam IV limbah cair tersebut
sudah netral dan dapat berfungsi sebagai pupuk cair yang dimanfaatkan untuk
menyiram bibit sawit atau pohon sawit. Biji sawit dimasukkan ke mesin pemecah
untuk menghasilkan inti biji sawit dan cangkang biji. Inti biji sawit dikirim ke
pabrik permintaan. Sebagian cangkang dalam sampahnya masuk ke ruang
pembakaran untuk bahan bakar pabrik. Hasil pembakaran inilah menghasilkan
limbah padatan berupa kerak boiler. Abu kerak boiler ini biasanya digunakan untuk
penimbun jalan disekitar areal perkebunan. Namun dibalik itu ternyata limbah ini
memiliki manfaat dalam campuran beton juga. Kandungan oksida dalam abu boiler
sama seperti kandungan oksida pada semen yang dimana jika abu boiler digunakan
dalam campuran beton akan menghasilkan beton yang kuat tanpa harus
menghilangkan sifat asli dari beton normal.

31

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Kerak Boiler

Gambar 2.4 Kerak Boiler lolos ayakan 4.75 mm

Tabel 2.6 Komposisi Kimia Kerak Boiler
Parameter

Satuan

Hasil Uji

Metode Uji

SiO2

%

88,4055

Gravimetri

Al2O3

%

1,1168

Gravimetric

Fe2O3

%

0,0001

Spektrofotometri

CaO

%

0,3526

Titrimetri

(Sumber: Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA USU Tahun 2016)

2.3

Beton Segar (Fresh Concrete)

32

Universitas Sumatera Utara

Beton segar adalah campuran dari semen, agregat (halus dan kasar), dan air
yang saling mengikat dan belum mengalami pengerasan, masih bersifat lunak dan
dapat dibentuk dengan mudah.
Beton segar yang baik adalah beton segar yang dapat diaduk,diangkut,dituang,
dipadatkan dan tidak ada kecenderungan untuk terjadi segregasi (pemisahan kerikil)
maupun bleeding(pemisahan air dan semen). Dimana segregasi dan bleeding akan
mengakibatkkan beton yang diperoleh jelek.
Ada tiga sifat penting dari beton segar yang harus diperhatikan adalah
kemudahan pengerjaan (workability), pemisahan kerikil (segregation), dan
pemisahan air (bleeding).

2.3.1

Kemudahan Pengerjaan (Workability)
Kemudahan pengerjaan dapat dilihat dari nilai slump yang identik dengan

tingkat keplastisan beton. Dimana semakin plastis beton, maka semakin mudah
pengerjaannya.
Unsur-unsur yang mempengaruhi kemudahan pengerjaan (workability) antara lain:
1. Jumlah air pencampur
Semakin banyak air maka semakin muudah untuk dikerjakan.
2. Kandungan semen
Jika FAS tetap, semakin banyak semen berarti semakin banyak kebutuhan
air sehingga keplastisannya pun akan lebih tinggi.
3. Gradasi campuran pasir dan kerikil.

33

Universitas Sumatera Utara

Gradasi adalah distribusi ukuran dari agregat berdasarkan hasil persentase
yang lolos pada setiap ukuran sarigan dari analisa saringan. Mengikuti
gradasi campuran yang telah disarankan oleh peraturan akan memudahkan
adukan beton untuk dikerjakan.
4. Bentuk butiran agregat kasar
Agregat berbentuk bulat-bulat lebih mudah untuk dikerjakan.
5. Ukuran kerikil
Ukuran maksimum kerikil yang digunakan juga mempengaruhi kemudahan
pengerjaan beton.
6. Cara pemadatan adukan beton.
Bila pemadatan dilakukan dengan bantuan alat getar, maka diperlukan
tingkat kelecakan yang berbeda sehingga diperlukan air yang lebih sedikit
dibandingkan dengan pemadatan menggunakan tangan.
Untuk mengetahui tingkat kemudahan pengerjaan dilakukan pengujian nilai
slump. Pengujian ini menggunakan corong baja berbentuk konus berlubang pada
kedua ujungnya yang disebut dengan kerucut Abrams. Lubang bagian atas
berdiameter 102 ± 3,2 mm, bagian bawah berdiameter 203 ± 3,2 mm, tinggi 305 ±
3,2 mm, dan dilengkapi dengan kuping.

34

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.5 Kerucut Abrams
Ada tiga jenis slump yaitu slump sebenarnya, slump geser, dan slump runtuh seperti
yang terlihat pada gambar 2.3. slump sebenarnya, merupakan penurunan umum dan
seragam tanpa adukan beton yang pecah, pengambilan nilai slump ini dengan
mengukur penurunan minimum dari puncak kerucut. Slump geser merupakan
sebagian kerucut beton meluncur kebawah sepanjang bidang miring. Jika hal itu
terjadi, maka pengujian slump harus diulang. Jika bentuk slump itu terjadi secara
konsisten maka berarti sifat kohesi campuran yang diuji adalah kurang baik. slump
runtuh terjadi pada kerucut adukan beton yang runtuh seluruhnya akibat adukan
beton yang terlalu cair, pengambilan nilai slump ini dengan mengukur penurunan
minimum dari puncak kerucut.

35

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.6 Jenis-jenis slump adukan beton (a) slump sebenarnya, (b) slump
geser, (c) slump runtuh.

2.3.2

Pemisahan Kerikil (Segregation)
kecenderungan butir-butir agregat kasar untuk lepas dari campuran beton

dinamakan segregasi. Jika tingkat segregasi beton sangat tinggi, maka
ketidaksempurnaan konstruksi beton juga sangat tinggi . Hal ini dapat berupa beton
keropos, terdapat lapisan yang lemah dan berpori, permukaan nampak bersisik dan
tidak merata. Hal-segregasi disebabkan oleh hal-hal sebagai berikut:
1. Campuran kurang semen
2. Terlalu banyak air
3. Besar ukuran agregat maksimal
4. Permukaan butir agregat kasar

Kecenderungan terjadinya segregasi ini dapat dicegah jika :
1. Tinggi jatuh diperpendek
2. Penggunaan air sesuai dengan syarat
3. Cukup ruang antara batang tulangan dengan acuan
4. Ukuran agregat sesuai dengan syarat
5. Pemadatan yang baik
2.3.3

Pemisahan Air (Bleeding)

36

Universitas Sumatera Utara

Bleeding adalah kecenderungan air untuk naik kepermukaan beton yang
baru dipadatkan. Air yang naik membawa semen dan butir-butir pasir halus, yang
pada saat beton mengeras akan membentuk sebuah selaput.
ada beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya bleeding yaitu :
1. Susunan Butir Agregat
Jika komposisi sesuai, maka kemungkinan untuk terjadi bleeding kecil.
2.

Banyaknya Air
Semakin banyak air berarti semakin besar kemungkinan terjadi bleeding.

3. Proses Pemadatan
Pemadatan yang berlebihan akan menyebabkan bleeding.
4. Kecepatan Hidrasi
Semakin cepat beton mengeras, semakin kecil kemungkinan terjadinya
bleeding.

Bleeding dapat dikurangi dengan cara :
1. Penggunaan air sedikit mungkin.
2. Penggunaan pasir yang lebih banyak.
3. Pemberian semen lebih banyak

2.4

Beton Keras
Beton keras adalah batuan dengan rongga antara butiran yang besar (agregat

kasar) yang diisi dengan butiran yang kecil(agregat halus) dan pori-pori antara

37

Universitas Sumatera Utara

agregat halus diisi oleh semen dan air (pasta semen) yang saling terekat dengan kuat
dan terbentuklah suatu kesatuan padat yang tahan lama.
Perilaku mekanis beton keras merupakan kemampuan beton di dalam
memikul beban pada struktur bangunan. Kinerja beton keras yang baik ditujukkan
dengan kuat tekan yang tinggi, kuat Tarik yang lebih baik, perilaku yang lebih
daktail, kekedapan air dan udara, ketahanan terhadap sulfat dan klorida, keawetan
jangka panjang dan penyusutan yang rendah.

2.4.1

Kuat Tekan Beton
kuat tekan beton adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan

benda uji beton hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan
oleh mesin tekan. Kuat desak beton merupakan sifat terpenting dalam kualitas beton
dibanding dengan sifat-sifat lain. Kekuatan desak beton ditentukan oleh pengaturan
dari perbandingan semen, agregat kasar dan halus, air dan berbagai jenis campuran.
Perbandingan dari air semen merupakan faktor utama dalam meientukan kekuatan
beton. Semakin rendah perbandingan air semen, semakin tinggi kekuatan desaknya.
Suatu jumlah tertentu air diperlukan untuk memberikan aksi kimiawi dalam
pengerasan beton, kelebihan air meningkatkan kemampuan pekerjaan (mudahnya
beton untuk dicorkan) akan tetapi menurunkan kekuatan (Chu Kia Wang dan C. G.
Salmon, 1990).
Beberapa factor seperti ukuran dan bentuk agregat, jumlah pemakaian
semen, jumlah pemakaian air, proporsi campuran beton, perawatan beton, usia
beton, dapat mempengaruhi kuat tekan dari beton.

38

Universitas Sumatera Utara

Kekuatan tekan beton dapat dihitung dengan rumus:

dimana:

� ′=

�

�c’

=

P

=

beban maksimum (N)

A

=

luas penampang benda uji (mm2)

kuat tekan beton (MPa)

Standar deviasi dihitung berdasarkan rumus:
= √
dimana:

S

=

�′�

=

N

=

� ′ �� =

∑ � ′ � − � ′ ��
�−1

2

deviasi standar (kg/cm2)
kekuatan masing-masing benda uji (kg/cm 2)
kekuatan beton rata-rata (kg/cm2)

jumlah total benda uji hasil pemeriksaan

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan beton adalah:
1. Faktor Air Semen dan kepadatan
Semakin rendah nilai factor air semen maka kuat tekan beton yang
didapat akan semakin tinggi. Akan tetapi pada suatu nilai factor air semen
tertentu jika nilai factor air semen semakin rendah maka kuat tekan beton
yang didapat akan semakin rendah juga. Hal ini dikarenakan pada factor air
semen yang rendah, adukan beton akan sulit dipadatkan. Dengan demikian
ada suatu nilai factor air semen tertentu yang menghasilkan kuat tekan beton
yang maksimum.

39

Universitas Sumatera Utara

Kepadatan dari adukan beton akan sangat mempengaruhi kuat tekan
beton. Pemadatan dengan menggunakan alat getar(vibrator) atau pemberian
bahan kimia tambahan (chemical admixture) yang bersifat mengencerkan
adukan beton merupakan alternative cara dalam mengatasi kesulitan
pemadatan pada adukan beton sehingga adukan beton dapat dipadatkan
dengan lebih mudah.

Gambar 2.7 Hubungan Antara Faktor Air Semen dengan Kekuatan Beton
Selama Masa Perkembangannya (Tri Mulyono, 2003)
2. Umur Beton
Kekuatan tekan beton akan betambah dengan naiknya umur beton.
Biasanya nilai dari kuat tekan beton akan ditentukan pada waktu beton
mencapai umur 28 hari. Kuat tekan beton akan naik dengan cepat sampai
umur 28 hari. Akan tetapi setelah umur 28 hari, kenaikan pada kuat tekan
beton tidak terlalu signifikan .
Umur beton (hari)
PC Tipe 1

3
0,40

7
0,65

14
0,88

21
0,95

28
1,0

Tabel 2.7 Perkiraan Kuat Tekan Beton pada Berbagai Umur (Tri Mulyono, 2003)

40

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.8 Hubungan Antara Umur Beton dan Kuat Tekan Beton
(Istimawan, 1999)
3. Jenis Semen
Semen Portland yang dipakai untuk struktur harus mempunyai
kualitas tertentu yang telah ditetapkan agar dapat berfungsi secara efektif.
Jenis Portland semen yang digunakan ada 5 jenis yaitu: I, II, III, IV, V. Jenisjenis semen tersebut mempunyai laju kenaikan kekuatan yang berbeda
sebagai mana tampak pada Gambar 2.6.

Gambar 2.9 Perkembangan Kekuatan Tekan Mortar untuk Berbagai Tipe
Portland Semen (Tri Mulyono, 2003)

41

Universitas Sumatera Utara

4. Jumlah Semen
Jika faktor air semen sama (slump berubah), beton dengan jumlah
kandungan semen tertentu mempunyai kuat tekan tertinggi sebagaimana
tampak pada Gambar 2.7. Pada jumlah semen yang terlalu sedikit berarti
jumlah air juga sedikit sehingga adukan beton sulit dipadatkan yang
mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Tetapi jika jumlah semen
berlebihan berarti jumlah air juga berlebihan sehingga beton mengandung
banyak pori yang mengakibatkan kuat tekan beton rendah. Jika nilai slump
sama (faktor air semen berubah), beton dengan kandungan semen lebih
banyak mempunyai kuat tekan lebih tinggi.

`

Gambar 2.10 Pengaruh Jumlah Semen terhadap Kuat Tekan Beton pada Faktor
Air Semen Sama (Kardiyono, 1998)

42

Universitas Sumatera Utara

5. Sifat Agregat
Sifat agregat yang paling berpengaruh terhadap kekuatan beton ialah
kekasaran permukaan dan ukuran maksimumnya. Permukaan yang halus
pada kerikil dan kasar pada batu pecah berpengaruh pada lekatan dan besar
tegangan saat retak beton mulai terbentuk. Oleh karena itu kekasaran
permukaan ini berpengaruh terhadap bentuk kurva tegangan-regangan tekan
dan terhadap kekuatan betonnya yang terlihat pada Gambar 2.8. Akan tetapi
bila adukan beton nilai slump nya sama besar, pengaruh tersebut tidak
tampak karena agregat yang permukaannya halus memerlukan air lebih
sedikit, berarti faktor air semennya rendah yang menghasilkan kuat tekan
beton lebih tinggi.

Gambar 2.11 Pengaruh Jenis Agregat terhadap Kuat Tekan Beton (Mindess, 981)

Pada pemakaian ukuran butir agregat lebih besar memerlukan
jumlah pasta lebih sedikit, berarti pori-pori betonnya juga sedikit sehingga

43

Universitas Sumatera Utara

kuat tekannya lebih tinggi. Tetapi daya lekat antara permukaan agregat dan
pastanya kurang kuat sehingga kuat tekan betonnya menjadi rendah. Oleh
karena itu pada beton kuat tekan tinggi dianjurkan memakai agregat dengan
ukuran besar butir maksimum 20 mm.
6. Rasio Agregat-Semen
Rasio antara agregat dan semen yang terlalu besar tidak baik untuk
beton. Hal itu dikarenakan jika rasio agregat-semen besar maka jumlah
semen yang mengikat agregat akan berkurang. Sehingga Untuk
menghasilkan beton dengan kualitas yang baik maka rasio agregat-semen
tidak boleh terlalu besar.

2.4.2

Kuat Lentur
Pada pengujian kuat lentur, benda uji yang digunakan berbentuk

prisma. Pembebanan pada 1/3 batang untuk mendapatkan lentur murni tanpa gaya
geser. Kuat lentur beton (modulus of rupture) dengan keruntuhan terjadi di bagian
tengah bentang.
=

�. �

2

Jika keruntuhan terjadi pada bagian tarik di luar tengah bentang
=

3�

2

Dimana :

44

Universitas Sumatera Utara

= modulus of rupture
� = beban maksimum yang terjadi
� = panjang bentang
= lebar spesimen

= tinggi spesimen
= jarak rata-rata dari garis keruntuhan dan titik perletakan terdekat
diukur pada bagian tarik spesimen

2.4.3

Absorbsi Beton
Penyerapan merupakan kemampuan air untuk bergerak melalui rongga-

ronga kapiler melalui permukaan hingga lapisan dalam pada beton ketika benda
tersebut bersentuhan dengan air. Biasanya penelitian absorbsi diukur dengan
menghitung prosentase antara perbedaan massa dari kondisi kering dengan kondisi
SSD (saturated surface dry).
Rongga-rongga yang terdapat pada beton dapat terjadi karena kurang
tepatnya kualitas dan komposisi material penyusunnya.
Nilai absorbsi dapat dihitung dengan rumus:

dimana:

2.5

A

=

B

=

�

�=

−

berat beton setelah direndam (gr)
berat beton dalam kondisi kering (gr)

Klasifikasi Retak
Klasifikasi pola retak bervariasi yaitu:

45

Universitas Sumatera Utara

1. Umum yang terdiri dari retak akibat rangkak (creep) dan retak akibat susut
(shrinkage).
2. Lebar retak yang terdiri dari retak mikro, retak makro dan retak mayor.
3. Bentuk dan pola retak yang terdiri dari retak tunggal, retak ganda, dan retak
bercabang.
Retak yang diperbolehkan harus sesuai dengan faktor keamanan, perawatan
(perlakuan), dan kekuatan bahan pada beton itu sendiri meskipun tidak dapat
ditentukan bentuk dan pola retak yang terjadi, hal ini dikarenakan retak
berhubungan dengan permukaan yang bebas (tidak diberikan beban).

2.5.1

Rangkak (Creep) dan Susut (Shrinkage)
Setelah beton mulai mengeras, beton akan mengalami pembebanan. Pada

beton yang menahan beban akan terbentuk suatu hubungan tegangan dan regangan
yang merupakan fungsi dari waktu pembebanan.
Rangkak (creep) didefinisikan sebagai penambahan regangan terhadap waktu
akibat adanya beban yang bekerja. Deformasi awal akibat pembebanan disebut
regangan elastis., sedangkan regangan tambahan akibat beban yang sama disebut
regangan rangkak. Rangkak timbul dengan intensitas yang semakin berkurang
setelah selang waktu tertentu dan kemungkinan berakhir setelah beberapa tahun.
Nilai rangkak beton mutu tinggi lebih kecil daripada beton mutu rendah. Umumnya,
rangkak tidak mengakibatkan dampak langsung terhadap kekuatan struktur tetapi
akan mengakibatkan timbulnya redistribusi tegangan yang mengakibatkan
peningkatan lendutan.

46

Universitas Sumatera Utara

Susut didefiniskan sebagai perubahan volume yang tidak berhubungan dengan
beban. Jika dihalangi secara merata, proses susut dalam beton akan menimbulkan
deformasi yang umumnya bersifat menambah deformasi rangkak.
Proses rangkak selalu dihubungkan dengan susut karena keduanya terjadi secara
bersamaan dan sering kali memberikan pengaruh yang sama terhadap deformasi.
Pada umumnya, beton yang semakin tahan terhadap susut akan mempunyai
kecenderungan terhadap rangkak yang rendah.

2.5.2

Plastic Shrinkage Crack
Retak yang disebabkan oleh pengeringan yang berlebihan dari permukaan

terkena plastic shrinkage crack dapat terbentuk pada beton muda, dalam beberapa
jam pertama setelah penempatan. Pada saat ini beton adalah plastis dan memiliki
sedikit kekuatan. Air dapat bergerak relatif bebas dan cenderung bergerak ke atas
menuju permukaan, fenomena yang dikenal sebagai bleeding.
Penguapan air terjadi di permukaan, dan lebih cepat pada suhu tinggi dan / atau
kelembaban rendah, terutama dalam cuaca berangin. Jika penguapan terjadi pada
tingkat yang lebih cepat daripada bleeding, ada kehilangan

air dari lapisan

permukaan beton, yang mengarah ke penurunan volume. Lapisan permukaan beton
mencoba untuk mengecilkan namun tertahan oleh lapisan dasar yang tidak ikut pada
penurunan yang sama dalam volume. Hasilnya adalah bahwa tegangan tarik
berkembang di lapisan permukaan dan retak terbentuk.

47

Universitas Sumatera Utara

beton memiliki kekuatan yang sangat rendah pada tahap ini, plastic shrinkage crack
biasanya acak tetapi mungkin dipengaruhi oleh arah di mana operasi
penyelesaiannya telah dilakukan. Celah-celah cenderung 1-2 mm lebar, panjang
300-500 mm dan 20-50 mm dalam, meskipun, dalam beberapa keadaan, mereka
dapat memperpanjang melalui kedalaman penuh.
Penyebab utama dari plastic shrinkage crack adalah penguapan cepat air dari
permukaan beton. Segera setelah beton telah ditempatkan, partikel dalam beton
mulai menetap. Ketika partikel menetap, air dalam beton menggantikan dan naik ke
atas. Proses ini lebih dikenal sebagai "bleeding." Tidak semua air dalam dapat
digantikan oleh beton. Dalam kondisi cuaca yang paling, beberapa air pada
permukaan beton menguap. Laju penguapan tergantung pada faktor-faktor seperti
suhu beton, suhu udara, kelembaban relatif, dan kecepatan angin sekitar beton.
Tingkat penguapan tertinggi diperoleh bila beton dan suhu udara yang tinggi, ketika
kelembaban relatif udara rendah, ketika suhu beton tinggi dibandingkan dengan
suhu udara, dan ketika angin kencang bertiup di atas permukaan beton . Penguapan
air yang cepat di permukaan adalah yang paling terkait dengan menempatkan beton
dalam kondisi cuaca panas. Namun, retak susut plastik juga dapat terbentuk dalam
kondisi cuaca dingin ketika suhu beton tinggi dibandingkan dengan suhu udara
sekitar. Ketika suhu di permukaan menciptakan tingkat penguapan yang melebihi
tingkat air yang dihasilkan oleh proses bleeding , air menghilang dan permukaan
atas beton mulai menyusut. Ketika tingkat penguapan melebihi 1.0 kilogram per
meter persegi per jam, itu hampir pasti bahwa retak susut plastik akan mengembang.

48

Universitas Sumatera Utara

Ketika tingkat penguapan lebih besar dari 0,5 kilogram per meter persegi per jam
cracking adalah mungkin.

2.5.3 Drying Shrinkage Beton
Pengeringan susut didefinisikan sebagai kontrak dari campuran beton mengeras
karena hilangnya air kapiler. penyusutan ini menyebabkan peningkatan tegangan
tarik, yang dapat menyebabkan retak, warping internal dan defleksi eksternal,
sebelum beton mengalami segala jenis pembebanan. Semua portland semen beton
mengalami pengeringan penyusutan atau perubahan volume hydral sebagai usia
beton. Perubahan Volume hydral di beton sangat penting untuk insinyur dalam
desain struktur. Pengeringan susut dapat terjadi dalam lempengan, balok, kolom,
dinding bantalan dan pondasi.

Pengeringan penyusutan tergantung pada beberapa faktor. Faktor-faktor ini
termasuk sifat-sifat komponen, proporsi komponen, cara pencampuran, jumlah
kelembaban sementara menyembuhkan, lingkungan kering, dan ukuran partikel.
Beton yang dirawat dalam kondisi normal akan mengalami beberapa perubahan
volumetrik. Dry shrinkage crack terjadi karena sebagian besar dari pengurangan air
kapiler oleh penguapan dan air dalam pasta semen. Semakin tinggi air di beton
segar, semakin besar terjadinya dry shrinkage crack. Potensi penyusutan dari beton
tertentu dipengaruhi oleh jumlah pencampuran, waktu berlalu setelah penambahan
air, penurunan suhu, merosot, penempatan, dan perawatan. Susunan beton juga
sangat penting. Setiap agregat dan semen jenis memiliki karakteristik khas, masing-

49

Universitas Sumatera Utara

masing memberikan kontribusi untuk penyusutan beton. Jumlah air dan
pencampuran digunakan selama pencampuran juga memiliki efek langsung dan
tidak langsung pada pengeringan penyusutan dari beton. susut beton terjadi
sebagian besar karena penguapan air kapiler pencampuran. Tingkat keparahan
penyusutan ini tergantung pada sifat fisik beton termasuk ukuran struktur, lokasi
struktur, dan suhu sekitarnya.

2.5.4

Lebar Retak
Ada

tiga parameter pada retak yaitu lebarnya, panjangnya dan pola

umumnya, lebar retak ini sulit diukur karena bentuknya yang tidak teratur (irregular
shape). Pada fase pengerasan beton terdapat retak mikro, retak ini sulit dideteksi
karena terlalu kecil.
Untuk melihat lebar retak mikro biasanya dipergunakan crack microscope
yang lebarnya bervariasi antara 0,125 - 1,0 μm (8 jam pertama setelah pencetakan).
Lebar retak minimum yang dapat dilihat oleh mata sebesar 0,13 mm (0,005 in),
dikenal dengan retak mikro. Retak mikro apabila dibebani akan menjadi retak
mayor atau retak yang lebih besar. Lebar retak maksimum yang diizinkan dapat
dilihat pada tabel 2.8 berikut:

50

Universitas Sumatera Utara

No
1
2
3
4
5

Toleransi Lebar
Retak (mm)

Jenis Struktur dan Kondisi
Struktur dalam ruangan (In-door structure), udara
kering (dry-air), pemberian lapisan yang kedap air
Struktur luar (Out-door structure), kelembaban
sedang, tidak ada pengaruh korosi
Struktur luar (Out-door structure), kelembaban tinggi,
pengaruh kimiawi
Struktur dengan kelembaban tinggi dan dipengaruhi
oleh korosi (salju/es, air laut)
Struktur berkaitan dengan air (reservoir)

0,41
0,30
0,18
0,15
0,10

Tabel 2.8 Lebar maksimum yang diizinkan (ACI Committee 224, 1989)

2.6 Balok Beton
Balok beton berfungsi untuk menopang tegangan tarik dan tegangan tekan
yang disebabkan oleh adanya beban lentur yang bekerja pada balok. Selain itu
pembuatan balok beton juga harus memperhatikan kapasitas geser, defleksi, retak,
dan panjang penyalurannya. Dalam menahan tegangan Tarik balok beton didukung
oleh tulangan baja yang dipasang di daerah dimana tegangan tersebut bekerja.

2.6.1 Balok Beton Tanpa Tulangan
Beton memiliki sifat kuat terhadap tekan dan lemah terhadap tarik. Oleh
karena itu beton dapat mengalami retak jika beban yang dipikul menimbulkan
tegangan tarik yang melebihi dari kuat tarik beton itu sendiri.

51

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.12 Balok dengan beban P dan Q (nawy)

Serat serat balok bagian tepi atas akan menahan tegangan tekan dan semakin
kebawah tegangan tekan tersebut akan semakin kecil. Sebaliknya serat-serat balok
bagian tepi bawah akan menahan tegangan tekan dan semakin keatas tegangan tarik
akan semakin kecil pula. Pada bentang tengah balok, serat-serat balok tidak
menahan tegangan tekan maupun tegangan tarik.
Jika beban pada balok terlalu besar maka bagian bawah dari balok akan
mengalami tegangan tarik cukup besar yang dapat menimbulkan retak pada beton
bagian bawah. Keadaan ini terjadi pada daerah beton yang momennya besar yaitu
pada bagian tengah bentang.

2.6.2 Balok Beton dengan Tulangan
Untuk menahan tegangan tarik yang cukup besar pada bagian bawah balok
beton, makan perlu diberi baja tulangan. Pada balok beton bertulang, tulangan

52

Universitas Sumatera Utara

ditanam sedemikian rupa, sehingga gaya tarik yang yang dibutuhkan untuk
menahan momen pada penampang retak dapat ditahan oleh baja tulangan.

Gambar 2.13 Elemen Balok Beton Bertulang (nawy)

Karena sifat beton yang tidak kuat terhadap tarik, maka pada gambar 2.10,
tampak bahwa tegangan tarik pada balok bagian bawah akan ditahan oleh tulangan
baja, sedangan tegangan tekan pada balok bagian atas akan tetap ditahan oleh beton.

2.7 Perawatan Beton
Tujuan perawatan beton adalah memelihara beton dalam kondisi tertentu
pasca pembukaan bekisting agar optimasi kekuatan beton dapat dicapai mendekati
kekuatan yang telah direncanakan. Perawatan ini berupa pencegahan atau
mengurangi kehilangan/penguapan air dari dalam beton yang ternyata masih
diperlukan untuk ke